JPH0313074A - 画像処理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は画像処理システムに関し、より具体的には、例
えば画像記録再生又は伝送系にあって、撮影光学系の収
差を補正する画像処理システムに関する。

［従来の技術］ ビデオ・カメラなどの撮影光学系は可能な限り収差が少
なくなるように設計されるが、それでも少なからず収差
が残存する。この残存する収差をディジタル補正する技
術が、テレビジョン学会技報ＴＥＢＳ９６−４．１９８
４　ｒレンズに起因するグイナッミク・レジストレーシ
ョンずれの実時間補正」に記載されている。

この技術は、撮影レンズの焦点距離、焦点の状態及びＦ
値などの光学情報をレンズ鏡筒部から読み取り、撮影時
のレンズ状態から発生する収差を計算しく又は、予め計
算してメモリに記憶した収差値を読み出し）、主に撮像
管の走査位置を制御して、この収差を補正しようとする
ものである。

なお、本明細書でいう収差は具体的には、第６図の（ａ
）に示す画像歪曲、（ｂ）に示す倍率色収差、（Ｃ）に
示す平行方向の色ずれ、及び（ｄ）に示すシェーディン
グを含む。第６図（ａ）。

（ｂ）、（ｄ）に示す収差は、撮影レンズの光学的要因
により発生するものであり、レンズ状態に依存する。他
方、第６図（ｄ）の収差は、撮像管、固体撮像素子など
の撮像素子の取り付は位置誤差によるものと、レンズ移
動における機構部品のガ夕、傾れ、偏芯に起因するもの
がある。

［発明が解決しようとする課題］ 上述の収差補正技術は、撮像管の出力の段階で、収差補
正済みの信号を得ようとするものであり、撮像管にのみ
適用でき、固体撮像素子には適用できないという欠点が
ある。即ち、固体撮像素子では、各光電変換素子がマト
リクス状に配置されて位置を変えることができないから
である。更には、撮像管はサイズが大きく、高価で寿命
が短いという欠点を持つので、一般の民生機器に撮像管
、延いては上記の収差補正技術を組込むのは実用的では
ない。

固体撮像素子から出力される画像情報を−Ｈ半導体メモ
リからなる画像メモリ装置に格納し、そこで収差補正処
理を施す回路構成も考えられるか、当該画像メモリ装置
がランダム・アクセスできるものでなければならず、ラ
ンダム・アクセスのために大きなアドレス回路が必要に
なるばかりか、収差補正のためのアドレス計算のために
も大きな、そして高速に動作する演算回路が必要になる
。従って、カメラが大型化し、重量のあるものになって
しまう。

そこで本発明は、このような不都合を生じずに、実質的
に収差補正された画像信号を得ることのできる画像処理
システムを提示することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る画像処理システムは、カメラにより撮影さ
れた映像信号を記録再生系又は伝送路を介して別の装置
に伝達するシステムにおいて、撮影状態を示す撮影状態
信号を発生する手段をカメラに設け、映像信号の再生又
は受信装置には、当該撮影状態信号に従い、映像信号を
修整する修整手段を設けたことを特徴とする。

〔作用］ 上記手段により、映像信号の再生又は受信装置では、撮
影時の撮影状態、例えば収差情報やカメラの揺れ情報を
知ることができ、この情報によって修整手段が映像信号
を修整する。カメラ自体には修整のための大掛かりな特
別な回路は必要でないので、カメラは小型軽量のままで
済む。個々の撮影時の状態が分かるので、その個別の状
態に応じた修整を施すことができ、高品位の画像を得る
ことができる。また、映像信号自体から撮影状態を検出
するのではないので、修整手段を比較的簡単に構成でき
る。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

先ず、ビデオ・テープの画像記録再生系を介して撮影画
像を伝送するシステムにおける本発明の一実施例を説明
する。第１図は本発明の一実施例におけるビデオ・カメ
ラの構成ブロック図を示す。

ビデオ・カメラ１０は、ズーム・レンズ１２、Ｒ。

Ｇ、Ｂの各色の信号を得るための固体撮像素子１４．１
６，１８、固体撮像素子１４，１６．１８の出力に公知
の映像信号を施してカラー映像信号を形成・出力する映
像信号処理回路２０を具備する。２２は、映像信号処理
回路２０から出力されるカラー映像信号を、後述する収
差情報コードと共に、ビデオ・テープに記録する記録回
路である。

記録回路２２はビデオ・カメラ１０に一体化されていて
も、ビデオ・カメラ１０とは別体であってもよい。

ビデオ・カメラ１０はまた、ズーム・レンズ１２のレン
ズ状態を知るために、ズーム・レンズ１２の距離環回転
位置（物体距離）を検出するためのポテンショメータ２
４、焦点［ｉ［１１！離を検出するためのポテンショメ
ータ２６、及びアイリス値を検出するためのポテンショ
メータ２８を具備する。

３０は、各ポテンショメータ２４，２６．２８の出力を
ディジタル化するＡ／Ｄ変換器、３２は使用するズーム
・レンズ１２のレンズ状態（即ち、物体距離、焦点距離
及びアイリス値）に応じて予め求められた収差情報コー
ドを格納するＲＯＪ３４は、Ａ／Ｄ変換器３０の出力に
よりＲＯＭ３２を読み出して、該当する収差情報を記録
回路２２に出力するディジタル演算回路（マイクロコン
ピュータ）である。

第１図の動作を説明する。映像信号処理回路２Ｏは、撮
像素子１４，１６．’１８の出力信号に公知の映像信号
処理を施し、カラー映像信号を記録回路２２に供給する
。ポテンショメータ２４，２６．２８により撮影時のズ
ーム・レンズ１２のレンズ状態が検出され、Ａ／Ｄ変換
器３０によりディジタル化されて演算回路３４に供給さ
れる。演算回路３４はこれらのディジタル信号により、
ＲＯＭ３２に格納されたテーブルを参照し、該当する収
差情報コードをＲＯＭ３２から読み出し、記録回路２２
での記録処理に適した信号形態で、記録回路２２に供給
する。ＲＯＭ３２により、収差情報の伝達のために記録
回路２２でビデオ・テープに記録する信号量又はデータ
皿を削減できるが、勿論、ポテンショ・メータ２４，２
６．２８から得られるアナログ・データをそのまま、収
差情報コードとして記録回路２２←供給してもよい。

記録回路２２は、映像信号処理回路２０からのカラー映
像信号と、演算回路３４からの収差情報とを、互いに関
連付けて（例えば、周波数多重又は時間軸多重して）、
ビデオ・テープに記録する。

ビデオ・テープにより伝達すべきレンズ情報としては、
レンズの距離環位置、焦点距離、絞り値、レンズ・タイ
プ（型番）、平行位置ずれ量（撮像素子１４，１６．１
８を分光プリズムに固定する時に生じる各チャンネル間
の相対的な位置ずれと、レンズ移動における機構部によ
って生じるガタ、傾れ、偏芯）である。これらは、設計
値及びレンズ鏡筒組立て終了時に測定された値でもよい
。

第２図は、第１図で映像及び収差情報を記録したビデオ
・テープを再生し、収差補正する装置の構成ブロック図
を示す。３６はビデオ・テープから映像信号及び収差情
報を再生する再生回路、３８はＲ，Ｇ、Ｂ等の色チヤン
ネル毎のメモリ空間を有し、ランダム・アクセス可能な
画像メモリ、４０は再生回路３６からの再生された収差
情報により、画像メモリ３８の、収差を補正する読出し
アドレスを発生する演算回路である。

再生回路３６で再生された映像信号は各色チヤンネル毎
に分離されて画像メモリ３８の水平及び垂直方向に順に
、格納される。即ち、画像メモリ３８への書込み時には
、書込みアドレスは水平方法及び垂直方向で順に変化す
る。演算回路４０は、再生回路３６から出力される収差
情報に従い、発生している収差の形状を二次元的に計算
し、当該収差を修整する読出しアドレスを発生する。こ
れにより、画像メモリ３８からは、画像メモリ３８には
、撮影時の収差が補正された映像信号が読み出される。

第３図により画像メモリ３８のメモリ・アクセスを説明
する。４２は撮影時のレンズ状態による歪みの形状を示
す歪み曲線であり、４４は画像メモリ３８に格納される
映像データの二次元配置の水平線を示す。即ち、水平線
４４が、撮影レンズの収差により、曲線４２に示すよう
に歪むとする。

水平方向Ｈ１垂直方向■の画素アドレスをＰＩ、　、と
すると、撮影レンズにより本来の水平線４４が収差曲線
４２のように歪んで画像メモリ３８に格納されているの
で、収差曲線４２に沿って各画素データを読み出す。第
３図では、左上から、斜線を施した画素Ｐ＋、＋、Ｐ＋
、ｉ、Ｐａ、３．Ｐ２．４．ＰＩ、　ｉＰａ、　６．”
’を順に読ろ出す。水平方向を１回読み出したら、垂直
方向のアドレスを変化させる。勿論、垂直方向での画像
歪みであるが、水平方向での画像歪みも同様にして修整
する。

画像メモリ３８からの読出しに際して、近接する画素と
の補間をとることにより、画質を向上させることができ
る。また、画像メモリ３８からの読出し時に収差補正を
行なったが、同様の考え方で画像メモリ３８への書込み
時に収差補正を行なってもよい。

第１図及び第２図に示した構成では、画像の記録と再生
を別々の場所で行なえるので、カメラは小型軽量なまま
で、高品位な画像を得ることができる。このシステム構
成は屋外撮影で特に有効である。また、ＨＤＴＶ方式等
で録画した画像の１カツトを印刷する場合にも応用でき
、この場合には収差補正を実時間で処理しなくてもよい
ので、画像メモリ３８及び演算回路４０としては、比較
的低速な回路、例えば汎用コンピュータ装置を利用でき
る。

第１図及び第２図に示す構成では、ビデオ・テープによ
り映像及び収差情報を伝送したが、例えば無線によりこ
れらの情報を伝送するようにしても、カメラ部を小型軽
量なままにできる。第４図はその実施例の概略構成ブロ
ック図を示す。５０はポータプル・ビデオ・カメラであ
って、第１図のポテンショメータ２４，２６．２８、Ａ
／Ｄ変換器３０、ＲＯＭ３２及び演算回路３４からなり
、撮影時の収差情報信号を出力する収差情報エンコーダ
５２と、撮影された映像信号及び収差情報エンコーダ５
２による収差情報信号を無線送信する送信回路５４とを
具備する。送信回路５４から送信された信号は受信器５
６で受信され、第２図の画像メモリ３８及び演算回路４
０を具備する収差補正ユニットで収差補正される。編集
器６０は収差補正ユニット５８で収差補正された映像信
号を適宜に編集する。

第４図の構成では、カメラ側で収差補正を行なわないの
で、カメラ５０が小型且つ軽量なままで、収差の少ない
高品位な画像を得ることができる。

このような構成は例えば、マラソン中継のように屋外で
移動しながら撮影する場合や、無人監視カメラを使う監
視システムに有効である。

本発明は、手持ちカメラの手振れによる画面揺れ、長焦
点距離撮影時の画面揺れの補正にも応用できる。手持ち
カメラによる撮影では、カメラ・マンの呼吸や歩行によ
ってカメラが揺れ、長焦点レンズを用いた場合に特に、
揺れのある見苦しい画面になる。再生映像信号がら画面
揺れを検出し、メモリ上でこれを修整する技術としては
、「画面ゆれ補正装置」テレビジョン学会誌、ｖｏｌｌ
ｌ　Ｎｏ、３ｐｐ４３〜４８．ＰＲＯＥ　Ｍ？７−１７
−１２（１９！１７）にＵ８示された構成がある。しか
し、この装置では、再生画像から動きを検出しなければ
ならず、大きなハードウェアを必要とするばかりが、コ
ントラストの低い画像ではエラーを生じ・易く、ビデオ
・テープのジッター等の影響を受けやすいという欠点力
！ある。

第５図は、この欠点を解決した本発明の実施例における
！ａ影記録部の構成ブロック図を示す。７０はカメラ本
体であり、カメラ本体７ｏの水平方向回転角θ及び垂直
方向回転角φを検出するジャイロ又は振動センサ７２．
７４を固定しである。

カメラの回転（又は揺れ）による画面の揺れ量は、カメ
ラの回転角とレンズの焦点距離の積に比例する。そこで
、ポテンショメータ７６により焦点距離を検出し、乗算
器７８．７９により、回転角θφと焦点距離の積を求め
る。エンコーダ８０は乗算器７８．７９の出力からカメ
ラの揺れ情報をコード化して記録回路８２に出力する。

記録回路８２にはカメラ本体７０から、撮影された映像
信号が供給されており、エンコーダ８０からの揺れ情報
と共にビデオ・テープに記録される。図示は省略したが
、勿論、収差情報も記録回路８２に供給され、先に説明
したように、ビデオ・テープに記録してもよい。

この画面揺れを修整するためには、記録回路８２で映像
信号及び揺れ情報を記録したビデオ・テープを再生し、
再生映像を先ず、画像メモリに順に格納する。そして、
再生された揺れ情報に従い、揺れ方向とは反対の方向で
揺れ角度に相当する角度だけ読出しエリアを水平及び垂
直方向にシフトさせればよい。画像メモリへの書込み時
の書込みエリアを揺れに相当する角度及び方向にシフト
してもよいことは勿論である。画面揺れの補正に対して
は、各色チャンネルに対して同じ処理でよく、しかも複
雑な二次元配列計算が少ないので、簡単なハードウェア
で実現できる。

［発明の効果］ 以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれ
ば、撮影レンズの収差により画像が歪んでも、撮影時に
発生する収差を示す収差冗費に従って再生時に補正する
ので、画像歪みの極めて少ない高品位な画像を得ること
ができる。また、収差補正のための回路がカメラとは別
体になるので、カメラ自体が大型になったり、重量が増
したりすることがない。更には、カメラの振動や揺れも
再生時の修整されるので、長焦点レンズを用いても安定
した画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における撮影及び記線装置の
構成ブロック図、第２図は本発明の一実施例における再
生装置の構成ブロック図、第３図は第２図の画像メモリ
３８のメモリ・アドレスの説明図、第４図は無線を使っ
た本発明の別の実施例の構成ブロック図、第５図は揺れ
補正のための本発明の実施例の撮影及び記録装置の構成
ブロック図、第６図は収差の説明図である。 １０：ビデオ・カメラ　１２：ズーム・レンズ１４．１
６，１８：固体撮像素子　２２：記録回路　２４，２６
．２８＋ポテンシヨメータ　３４：ディジタル演算回路
　３６：再生回路　３８：画像メモリ　４０：演算回路
　５０；ポータプル・ビデオ・カメラ　：５２：収差情
報エンコーダ５４：送信回路　５６：受信器　５８：収
差補正ユニット　７０；カメラ本体　７２，７４：ジャ
イロ又は振動センサ　７８，７９：乗算器　８０：エン
コーダ　８２：記録回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. カメラにより撮影された映像信号を記録再生系又は伝送
   路を介して別の装置に伝達するシステムにおいて、撮影
   状態を示す撮影状態信号を発生する手段をカメラに設け
   、映像信号の再生又は受信装置には、当該撮影状態信号
   に従い、映像信号を修整する修整手段を設けたことを特
   徴とする画像処理システム。